Hur man förlänger livslängden för litiumbatterier
1. Vissa välkända grundkunskaper
Som ett uppladdningsbart batteri har litiumjonbatterier många fördelar som hög energitäthet och används nu flitigt i digitala produkter.
(1) Vissa tidiga uppladdningsbara batterier, som nickel-kadmium-batterier, har en minneseffekt. Om batteriet inte är förbrukat och börjar laddas, kan det inte längre placeras nästa gång det laddas ur och placeras på denna plats, vilket resulterar i en minskning av batterikapaciteten; om batteriet inte är fulladdat börjar det laddas ur, nästa gång kommer det att laddas och sedan laddas till denna plats , Det kan inte laddas, vilket också leder till en minskning av kapaciteten. Därför, för nickel-kadmium-batterier och andra batterier som har en minneseffekt, är det bästa sättet att använda dem att ladda upp dem när de är slut och använda dem när de är fulla.
Litiumbatterier har inte denna effekt. Tvärtom, full laddning och urladdning av litiumbatteriet kommer att avsevärt skada litiumbatteriets kapacitet. Därför behöver inte litiumbatteriet vara fulladdat.
(2) Litiumbatterier är extremt skadliga oavsett om de är över- eller överurladdade. Om det är överladdat kommer det att skada litiumbatteriets kapacitet permanent; om den är överladdad finns det risker som explosion. Det finns dock ingen risk för överladdning om litiumbatteriet är anslutet över natten, eftersom dessa enheter såklart kommer att sluta laddas eller minska strömmen till en mycket låg nivå när de är fulladdade (endast för att kompensera för en liten mängd strömförbrukning över natten). Faktum är att tiodollars litiumbatteriet på 18650 som jag brukar använda i gör-det-själv har ett inbyggt skyddskort, så det är säkert att ha det på mobiltelefoner och så vidare.
Om det är överurladdat kommer litiumbatteriet inte längre att laddas och kan inte användas direkt. Den måste demonteras för speciell aktivering; om den är överurladdad kommer den att vara helt"svält ihjäl" och helt oanvändbar. Därför, eftersom litiumbatteriet självt har en viss grad av självurladdning, är det nödvändigt att se till att enheten har en viss mängd kraft innan du lagrar litiumbatterienheten under lång tid för att förhindra att batteriet svälter; efter en viss tid, kontrollera om den behöver laddas.
(3) Livslängden för ett litiumbatteri är verkligen relaterad till laddningsströmmen (eller laddningshastigheten). Därför kan man säga att livslängden för ett litiumbatteri är relaterat till strömförsörjningen. Generellt sett blir livslängden för litiumbatterier lägre om snabbladdning används. Men så länge som strömmen inte överstiger mängden full laddning på 1 timme, är effekten av laddningshastigheten på livslängden inte signifikant.
Det enda"problemet" när du använder powerbanks, dator USB-portar, etc., är att strömförsörjningen är relativt liten och laddningen är mycket långsam; för batteritiden är detta inte skadligt. Med undantag för extremt sämre laddare, tar's enheter i princip'inte upp laddningsströmkällan, till skillnad från förr i tiden måste varje mobiltelefonbatteri vara utrustad med en speciell laddare. Tvärtom är den långsammare laddningsströmmen mer skyddande för batteriet.
(4) Litiumbatterier används bäst i rumstemperatur. Att använda litiumbatterier vid höga temperaturer, ladda dem eller förvara dem under långa tidsperioder kommer att minska kapaciteten permanent. Att ladda litiumbatteriet vid låg temperatur (<0°c) kommer="" att="" orsaka="" permanent="" skada,="" men="" endast="" om="" det="" används="" vid="" låg="" temperatur="" kommer="" det="" i="" princip="" bara="" tillfälligt="" att="" minska="" i="" kapacitet,="" och="" det="" kommer="" att="" återhämta="" sig="" när="" det="" återgår="" till="" normal="" temperatur.="" det="" är="" inga="" stora="" problem="" att="" förvara="" litiumbatterier="" vid="" lägre="" temperaturer,="" men="" de="" kan="" inte="" förvaras="" i="" för="" låga="" temperaturer="" för="">
2. Mer detaljerad kunskap
Kapacitetsförlusten för litiumbatterier är en extremt komplex process som involverar många faktorer. Det finns inget utrymme här för att förklara den specifika mekanismen genom vilken varje faktor påverkar, utan en kort lista över dessa faktorer.
Kapacitetsförlusten för litiumbatterier kan delas in i två delar: kapacitetsförlusten över tid (kalenderåldring) (litiumbatteriet lämnas oanvänt, kapaciteten kommer att minska under lång tid) och kapacitetsförlusten orsakad av användning (cykelåldring) ).
När det gäller det förstnämnda är de viktigaste faktorerna inblandade:
Laddningsläge. Detta avser den plats där strömmen är i den totala kapaciteten. Till exempel är det 40 % eller 60 %;
Temperatur (Temperatur);
Lagringstid (tid).
När det gäller det sistnämnda är de viktigaste faktorerna inblandade:
Urladdningsdjup varje gång. Till exempel, varje gång du laddar från 0 % till 100 % och sedan laddar till 0 %, eller börjar ladda när batteriet är 20 %, och kopplar ur det när det når 80 %. Detta är inte samma sak;
State of Charge (State of Charge), som vanligtvis kallas elektricitet. För samma DoD kan den genomsnittliga SoC vara annorlunda. Till exempel, när batteriet hålls mellan 40 % och 100 %, och batteriet hålls mellan 20 % och 80 %, även om laddnings- och urladdningsdjupet är detsamma, är effekten på batteriet annorlunda på grund av det olika laddningstillståndet ;
Charge rate (avgiftshastighet). Om laddningsströmmen kan ladda batteriet helt på 1 timme, säger vi att laddningshastigheten är 1C i genomsnitt; om laddningsströmmen kan ladda batteriet helt på 2 timmar, säger vi att laddningshastigheten är 0,5C i genomsnitt; och så vidare;
Temperatur (Temperatur);
Antal cykler. Att cykla i tvåhundra cykler är uppenbarligen mer förlust än hundra cykler...
Dessutom finns det några faktorer som nästan ligger utanför vår kontroll. Till exempel kommer ett litiumbatteri i det inledande användningsskedet att genomgå en process för att bilda en fast elektrolytfas-gränssnittsfilm (SEI-film). Denna process förbrukar en viss mängd litiumjoner. Så länge batteriet behöver användas kan denna process inte kringgås, så vi'inte behöver tänka för mycket på det.
Kalenderåldring och cykelåldring är i princip oberoende. Därför, om enheten direkt kan använda en extern strömkälla utan att ladda och ladda ur litiumbatteriet, kan cykelåldring undvikas, vilket är fördelaktigt för litiumbatteriets livslängd. Men vilken SoC ska vi stanna i? Detta är vad som kommer att diskuteras nedan: den kvalitativa lagen om inverkan av olika faktorer på livslängden för litiumbatterier.
(1) Betalningsstat
Studier har visat att när SoC är lägre kommer både kalenderåldring och cykelåldring att försenas. Därför, om vi vill minimera livslängden för litiumbatterier, bör vi hålla dess ström låg. Om du till exempel vill att enheten direkt ska använda en extern strömkälla utan att ladda och ladda ur litiumbatteriet är det bättre att hålla strömmen på 40 % än på 60 %.
Så, så länge användningen kräver tillstånd, är ju lägre batteri, desto bättre? Det beror på om du låter litiumbatteriet inte delta i laddning och urladdning, som att lagra det i vänteläge eller endast använda extern ström (endast kalenderåldring för närvarande), eller låter det delta i laddning och urladdning (cykelåldring är dominerande kl. den här gången).
I det förra fallet är effekten verkligen så låg som möjligt. Men om batteriet är för lågt är risken för svält på grund av att du glömmer att ladda batteriet ännu större. Under den omständigheten att batteriet inte svälter ihjäl blir skyddseffekten bättre om batteriet laddas ur till 5 % eller till och med nära 0 % och sedan lagras.
I det senare fallet är situationen något mer komplicerad. När batteriet är för lågt kommer batteriets interna motstånd att öka. Låt's göra en extrem hypotes för att illustrera detta dolda problem. Kapaciteten för ett visst batteri är 10Wh. Dess inre motstånd är mycket högt när dess effekt är 0~10%, så att när du lagrar 1Wh ström för att ladda strömmen från 0% till 10%, kan du bara använda 0,1Wh när du tar ut den, och den andra 0,9 Wh fungerar i enheten. När förvandlas till värme på batteriet. Vid den här tiden fick vi bara den effektiva användningen av 0,1Wh, men orsakade en cykelåldring på 1Wh till batteriet. Det interna motståndet är lågt när dess effekt är mellan 98 % och 100 %. Även om den åldrande cykeln som orsakas av batteriet från 98 % till 100 % bara är 0,2Wh, genererar det mindre värme under användning och kan även få ett effektivt värde på 0,1Wh. använda sig av. Även om åldrandet av samma 0,2Wh-batteri under hög effekt kommer att vara större än motsvarande 0,2Wh åldrande under låg effekt, är det också troligt att det är mindre än den faktiska 1Wh lågeffekt.
Bland de begränsade data jag kan hitta kan jag inte säga om batterinivån är mindre än 20 %, om det höga interna motståndet orsakar större skada eller om den låga batteriladdningen har en större fördel, så jag kan inte svara här. Ska batteriet vara så lågt? Men vad som är säkert är att åtminstone vid en effektnivå över 40 % kan batteriets interna motstånd ignoreras. Därför är det till exempel mer fördelaktigt att hålla effekten på 40 %±20 % än att hålla den vid 60 %±20 %.
(2) Temperatur
Vilken temperatur är mest vänlig mot litiumbatterier? Data som erhållits från olika studier är inte exakt desamma, men de liknar ungefär den behagliga temperaturen i människokroppen. Så håll temperaturen vid en rumstemperatur som gör dig bekväm.
Vid högre temperaturer (nästan högre än en person's normala orala temperatur) går åldrandet ändå mycket snabbare.
Vid lägre temperatur (nästan 0°C) är förvaring i princip inga problem, men om den laddas orsakar den mer skada än vanligt.
Vid extremt låga temperaturer (nästan<20°c) är="" ens="" lagring="" inte="">
(Infoga: Forskningen om luftfuktighet verkar sällan ses, men tänk enligt sunt förnuft inte att det är för fuktigt...)
(3) Urladdningsdjup varje gång
Ju grundare laddning och urladdningsdjup desto bättre. Det är mycket bättre att ladda under en kort tid några gånger till om dagen än att ladda batteriet nästan helt varje dag och sedan ladda det igen på natten.
Du kanske har en fråga: Om laddningen är ytlig, skulle'inte antalet cykler öka naturligt? Till exempel, om vi kan använda 500 cykler enligt 100 % av laddnings- och urladdningsdjupet, förväntar vi oss inte att använda 1000 cykler enligt 50 % djup? Det är faktiskt inte så. Forskarna säger att varje cykel är baserad på den kumulativa mängden laddning och urladdningen nådde 100%. Under denna definition får vi ändå slutsatsen att ju grundare laddning och urladdning desto bättre, vilket gör att man till exempel på ett djup på 50 % kan räkna med 2000 laddnings- och urladdningstider.
(4) Kostnad
En lägre laddningshastighet är bättre. Om du inte har bråttom rekommenderas det att minska användningen av snabbladdning. Den snabba laddningshastigheten för digitala produkter som mobiltelefoner och surfplattor är dock som mest cirka 2C, vilket är mycket mindre än de 5C eller till och med 15C som forskare fann vara mer skadliga under studien. Därför är laddningshastigheten för dessa enheter en relativt liten faktor.
(5) Tid och antal cykler
Detta är uppenbart. Ju nyare batteriet är och ju mindre använt det är, desto mindre blir kapacitetsförlusten förstås. Men om det finns en ny enhet, innebär att använda den för mindre användning att längre livslängd kommer att tas bort med tiden, istället för att förvandla den till användningstid för att följa med oss. Detta verkar vara mer än bara ett tekniskt problem. De välvilliga ser välvilja och de kloka ser visdom.
För att sammanfatta ovanstående:
Försök att använda och ladda litiumbatterier vid rumstemperatur;
Välj en relativt låg effektnivå, håll den faktiska effektnivån över och under den och undvik att alltid vara fulladdad;
Ladda och ladda ur lätt, ät mindre och fler måltider;
